Sinh học di truyền chương 05 đột biến

Biến dị• Là đặc tính biến đổi của sinh vật thể hiện khả năngcó them những tính trạng mới và mất đi những tínhtrạng đã có, biểu hiện tính đa dạng của thế giới hữusinh• Phân loại dựa trên

TS Nguyễn Thị Trung Thu

CHƯƠNG 5

ĐỘT BIẾN VÀ CÁC BỆNH TẬT LIÊN QUAN

NỘI DUNG

1 Biến dị và đột biến

2 Đội biến NST và các tật, bệnh có liên quan

3 Đột biến gen và các tật, bệnh có liên quan

4 Một số vấn đề về tư vấn di truyền

TS Nguyễn Thị Trung Thu 2

1.1 Biến dị

• Là đặc tính biến đổi của sinh vật thể hiện khả năng

có them những tính trạng mới và mất đi những tínhtrạng đã có, biểu hiện tính đa dạng của thế giới hữusinh

• Phân loại dựa trên nguyên nhân gây biến dị:

- Biến dị không di truyền: thường biến

- Biến dị di truyền:

+ Biến dị tổ hợp

+ Biến dị đột biến

1.2 Biến dị không di truyền (Thường biến)

• Là sự biểu hiện đa dạng của các kiểu gen giống nhau trong những điều kiện môi trường khác nhau

• Có ở khắp nơi

• Không thể dung thường biến là nguyên liệu chọn giống

• Dùng sự thay đổi của môi trường để điều chỉnh kiểu hình trong phạm vi phản ứng của cơ thể

6

TS Nguyễn Thị Trung Thu

- Tạo các tổ hợp gen mong muốn bằng sơ đồ lai thích hợp

- Vai trò quan trọng trong tiến hóa vì tạo ra sự đa dạng di truyền

8

TS Nguyễn Thị Trung Thu

• Đột biến xảy ra ở tế bào soma và tế bào sinh dục.

• Phần lớn đột biến xảy ra tự sửa chữa → trở về bình thường Một số không sửa chữa được → biến đổi kiểu

2 Đội biến NST và các tật, bệnh có liên quan

• 2.1 Đột biến số lượng NST

2.1.1 Đột biến đa bội

2.1.2 Đột biến lệch bội

• 2.2 Đột biến cấu trúc NST

2.1.1 Đa bội (polyploidy)

• Trong các tế bào sinh dưỡng, bộ NST > 2n: 3n, 4n….,kích thước lớn

• Gặp: thực vật hoang dại, cây trồng do hóa chất(colchicine, vinblastine), sốc nhiệt

12

TS Nguyễn Thị Trung Thu

Cơ chế gây đột biến đa bội

• Thụ tinh của các giao tử bất thường

• Sự phân chia bất thường của hợp tử

• Sự thụ tinh kép (trứng n + 2 tinh trùng n → hợp tử

3n)

Cơ chế gây đột biến đa bội

- Thụ tinh của các giao tử bất thường: NST không

phân li trong giảm phân, cả 2 bộ NST đi về một giao tử,tạo giao tử bất thường chứa: 2n

Thụ tinh: 2n x n = 3n; 2n x 2n = 4n

14

TS Nguyễn Thị Trung Thu

Cơ chế gây đột biến đa bội

- Sự phân chia bất thường của hợp tử: trong lần phân

chia sớm của hợp tử, bộ NST nhân đôi nhưng tế bào chấtkhông phân chia tạo 4n Hoặc phân chia bất thường tạophôi bào n (chết), 3n Tạo cơ thể khảm 2n/3n

- Sự thụ tinh kép (trứng n + 2 tinh trùng n → hợp tử 3n)

hoặc sự xâm nhập của tế bào thể cực

Nguyên nhân gây đột biến đa bội

Hiện tượng đa bội thể trong tự nhiên

2.1.2 Lệch bội

• Số lượng NST của tế bào tăng lên hoặc giảm đi một hoặc vài NST

so với bộ NST lưỡng bội.

Cơ chế gây đột biến lệch bội

• NST không phân li trong giảm phân

• NST không phân li trong quá trình phân cắt của

hợp tử

• Thất lạc NST

Cơ chế gây đột biến lệch bội

20

- NST không phân li trong giảm phân: trong giảm phân,

1 cặp không phân li Giao tử thừa 1 NST, giao tử thiếu 1NST Các giao tử lệch bội thụ tinh sẽ hình thành hợp tửlệch bội

TS Nguyễn Thị Trung Thu

Cơ chế gây đột biến lệch bội

• - NST không phân li trong quá trình phân cắt

của hợp tử Tạo các dòng tế bào 47/45, 47/46/45…

- Thất lạc NST: kỳ sau một NST không bám vào thoi

vô sắc, tiêu biến Xảy ra trong giảm phân, hoặc

phân cắt của hợp tử, xảy ra với NST thường hoặc

Nguyên nhân gây đột biến lệch bội

• Rối loạn chức năng tuyến giáp

• Bố mẹ lớn tuổi, đặc biệt người mẹ

22

TS Nguyễn Thị Trung Thu

Nguyên nhân, cơ chế, hậu quả Hội chứng Đao ở người

Nguyên nhân, cơ chế, hậu quả Hội chứng Đao ở người

NST không phân li trong giảm phân: cặp

NST 21 không phân li.

24

• Hậu quả:

- Trán hẹ, gáy rộng và dẹp, mặt tròn, khe mắt xếch Lông mi ngắn

và thưa, mũi tẹt, môi dày, lưỡi dày, tai nhỏ, tròn

- Thường dị tật tim, dị tật tiêu hóa

- Thiểu năng tâm thần

- Nếp vân da bàn tay có những thay đổi rõ rệt

- Tiên lượng sống phụ thuộc vào dị tật tim và tiêu hóa Tỉ lệ chết 50% trong 5 năm đầu.

- Dễ cảm ứng với vi khuẩn và bệnh bạch cầu

TS Nguyễn Thị Trung Thu

Nguyên nhân, cơ chế, hậu quả hội chứng Trisomi

Nguyên nhân, cơ chế, hậu quả hội chứng Trisomi 13 ở

- Đa số bị chết ở giai đoạn phôi thai

- Đầu nhỏ, nhãn cầu nhỏ, tai ngắn

2.2 Đột biến cấu trúc NST

• 2.2.1 Cơ chế chung

• 2.2.2 Nguyên nhân gây bất thường cấu trúc NST

• 2.2.3 Các kiểu đột biến cấu trúc

2.2.1 Cơ chế chung

• Hậu quả của sự đứt gãy NST và sự hàn gắn khôngnhư ban đầu

• Các nhân tố ảnh hưởng đến tế bào hầu như tác động

ở gian kì Thời gian phân chia tế bào rất ngắn

• Tùy theo nhân tố tác động đến NST trước hoặc saunhân đôi DNA

- Tác động vào giai đoạn G1: gây sai lệch NST vì

chưa nhân đôi

- Tác động vào giai đoạn G2: gây sai lệch nhiễm sắc

tử Sau 1 chu kì sẽ trở thành sai lạc NST

28

TS Nguyễn Thị Trung Thu

2.2.2 Nguyên nhân gây bất thường cấu trúc NST

• Tia phóng xạ: phụ thuộc vào

- Liều phóng xạ

- Thời gian tiếp xúc

- Trạng thái cơ thể

Các loại NST lạ: NST vòng, NST hai tâm

• Hóa chất gây đột biến:

- Thuốc trừ sâu, thuốc diệt cỏ

- Chì, benzene, thủy ngân

Kìm hãm phân bào, ức chế miễn dịch, ung thư

• Vai trò của virus

2.2.3 Các kiểu đột biến cấu trúc NST

• Rối loạn cấu trúc kiểu chromatide

- Khuyết màu đơn (gap)

- Đứt đơn (break)

- Trao đổi chromatide (chromatide exchanges)

• Rối loạn cấu trúc NST

- Khuyết màu kép (isograp)

Rối loạn cấu trúc kiểu chromatide

• Do sự tác động vào NST khi NST đã nhân đôi (giaiđoạn S hoặc G2 trong chu kì tế bào)

• Có 3 dạng:

- Khuyết màu đơn (gap): vị trí nào đó của một

chromatide không bắt màu

- Đứt đơn (break): một đoan của một chromatide bị

đứt, phần bị đứt tách ra xa phần chromatide còn lại

- Trao đổi chromatide: các NST có hai hay nhiều

chromatide bị đứt các chromatide bị đứt ghép lại vớinhau tạo thành hình ba cánh hoặc bốn cánh Ít gặp

Chromatid e đứt đơn và trao đổi

Video: Đột biến mất đoạn NST

Mất đoạn NST

• Mất đoạn cuối: sinh ra do dứt một chỗ của các nhánh

Đoạn đứt không mang tâm động (mất đi)

• Mất đoạn giữa: do hai chỗ đứt xảy ra cùng ở một

nhánh

• Kết quả: NST bị ngắn đi, alen đơn độc ở trên NST còn

lại biểu hiện tính trạng

34

TS Nguyễn Thị Trung Thu

Lặp đoạn

Đảo đoạn

• Là hiện tượng một đoạn NST bị đứt ở hai chỗ Đoạn bị đứt quay

180o và hai mỏm đứt nối lại với nhau theo trật tự mới.

• Phân loại:

- Đảo đoạn ngoài tâm động: hai chỗ đứt xảy ra trên cùng một nhánh,

nối lại chiều dài và vị trí tâm động của NST không thay đổi

- Đảo đoạn trong tâm động: hai chỗ đứt xảy ra ở hai nhánh của tâm

động → có thể thay đổi vị trí tâm động.

• Kết quả: NST vẫn giữ đủ số gen, trật tự gen bị thay đổi

36

TS Nguyễn Thị Trung Thu

Video: Đột biến chuyển đoạn NST

Chuyển đoạn

• Trao đổi các đoạn NST

• Phân loại:

- Chuyển đoạn tương hỗ: mỗi NST đứt một chỗ, trao đổi

đoạn đứt cho nhau, hình thành 2 NST mới.

- Chuyển đoạn không tương hỗ

38

TS Nguyễn Thị Trung Thu

Liệt kê các loại đột biến cấu trúc NST theo hình

40

TS Nguyễn Thị Trung Thu

Video: Hội chứng bệnh do đột biến NST

https://www.youtube.com/watch?v=zRL9Lu055Hw

3 Đột biến gen và các tật, bệnh có liên quan

3.1 Các dạng biến đổi nucleotide

3.2 Biến đổi chất lượng và số lượng protein

3.3 Biểu hiện của gen đột biến

42

TS Nguyễn Thị Trung Thu

• Khái niệm: Là một đoạn của phân tử DNA có chức năng di

truyền, là đơn vị cơ sở của thông tin di truyền

• Đặc điểm:

- Có khả năng tự nhân đôi, đảm bảo di truyền bền vững.

- Có khả năng phiên mã đảm bảo tính đặc trưng của các phân tử protein được tạo thành

- Có thể bị đột biến.

• Đột biến gen: là những biến đổi trong cấu trúc gen (một hoặc

một số nucleotide)

Video: Đột biến gen

TS Nguyễn Thị Trung Thu 44

https://www.youtube.com/watch?v=_2atYW8qvlY

TS Nguyễn Thị Trung Thu

3.1 Các dạng biến đổi nucleotide

• Đặc điểm:

- Biến đổi ở một hoặc một vài nucleotide

- Gặp ở DNA mã hóa hoặc không mã hóa.

- Biến đổi acid amin hoặc không

3.2 Đột biến chất lượng và

số lượng protein

• Đột biến chất lượng protein

Biến đổi trong gen cấu trúc → cấu

trúc của protein

• Đột biến số lượng protein

Biến đổi gen vùng điều chỉnh →

tổng hợp protein bị rối loạn: kìm

Đột biến cấu trúc Protein

- Bệnh HbE

50

• Nguyên nhân: do GAA → AAG; hoặc GAG → AAG.

• Đột biến ở vị trí aa thứ 26 của chuỗi β là acid glutamic thanh bằng lysin.

• Hồng cầu chứa HbE thiếu máu nhẹ hơn HbS.

• Di truyền trội không hoàn toàn:

- Đồng hợp tử (EE): hồng cầu bé, số lượng tang.

• Chủ yếu ở Đông Nam Á

TS Nguyễn Thị Trung Thu

Đột biến số lượng protein-Bệnh Thalassemia

• Có nhiều dạng, nhiều β Thalassemia chứa nhiều HbF).

• Hậu quả: rối loạn máu, gây chứng thiếu máu thiêu huyết, hồng

cầu biến dạng.

• Cơ chế: ức chế tổng hợp chuỗi β, tăng cường tổng hợp chuỗi γ

tạo HbF.

Bệnh Hb S ở người

52

• Đột biến ở vị trí aa thứ 6 của chuỗi β là acid glutamic → valin.

• Nguyên nhân: do thay thế một nucleotide A → U (GAA/GAG → GUA/GUG).

• Hồng cầu chứa HbS: biến dạng hình lưỡi liềm và bị tan vỡ gây nên chứng

thiếu máu, tiêu huyết.

• Độ nhớt máu tăng, dòng máu chảy chậm, mao mạch dễ tắc, nhồi máu nội tạng

và mô.

• Di truyền trội không hoàn toàn:

- Đồng hợp tử (SS): thiếu máu nặng thường chết sớm

- Dị hợp tử (AS): có 2 loại Hb: HbS và HbA.

• Chủ yếu ở Châu Phi

TS Nguyễn Thị Trung Thu

Biểu hiện của đột biến gen

3.3 Biểu hiện của gen đột biến

• Tùy theo tương quan: từ alen trội A thành alen lặn ahoặc ngược lại

• Có thể xảy ra ở bộ ba mã mở đầu, kết thục, vị tríintron, exon

• Dựa theo sự biểu hiện gẹn:

- Đột biến im lặng: không làm biến đổi sản phẩm gen.

- Đột biến không im lặng: có sự thay đổi chuỗi

polypeptide hoặc chức năng ARN → biến đổi mộthoặc nhiều acid amin của chuỗi

+ Đột biến vô nghĩa: tạo bộ ba kết thúc: UAA, UAG,

Câu hỏi

1 Biến dị là gì? Phân biệt các loại biến di không di

truyền, biến dị tổ hợp, biến dị đột biến

2 Đột biến NST gồm những loại nào?

3 Đột biến đa bội là gì? Nguyên nhân, cơ chế và

hậu quả của đột biến đột biến đa bội

4 Đột biến lệch bội là gì? Nguyên nhân, cơ chế và

hậu quả của đột biến đột biến lệch bội

5 Trình bày nguyên nhân, cơ chế, hậu quả của Hội

chứng Đao ở người

8 Đột biến gen là gì? Trình bày và vẽ các loại đột

biến gen liên quan đến biến đổi nucleotide Phânloại các biểu hiện của gen đột biến, biểu hiện nàocủa gen là gây hậu quả nghiêm trọng?

9 Trình bày đặc điểm của đột biến gen liên quan